温室二氧化碳调控系列技术--二氧化碳智能调控装备

近年来,随着经济社会的发展,二氧化碳排放量不断增大,全球变暖不断加剧,碳排放、碳中和越来越成为社会关注的焦点和热点问题。在设施农业冬季生产上,温室大棚却长期处于“碳饥饿”状态,将工业二氧化碳应用在设施农业上,是实现碳中和的有效途径之一,同时还能提高作物产量和品质。

随着信息和智能装备技术的快速发展,越来越多的二氧化碳调控装备研发出来,那么目前在国内,主要的二氧化碳气肥智能调控装备有以下四种。

日光温室碳酸氢铵施肥机

碳酸氢铵施肥机

碳酸氢铵施肥机反应原理为碳酸氢铵受热分解产生二氧化碳,通过这种方式研发的施肥机可以产生二氧化碳及浓氨水,其中浓氨水可以稀释后用作肥料。碳酸氢氨施肥机的特点为原料方便购买,使用成本低,碳酸氢氨受热分解,原料产气量为1∶0.55,转换效率高,产气速率1.1 kg/h。主要控制方式为通过二氧化碳传感器监测温室内二氧化碳浓度,通过平台判断是否打开或关闭,并向控制器发送信号进行控制。

日光温室液化气瓶施肥机

化气瓶施肥装备及系统界面

为促进北京地区发展碳汇集温室,实现番茄栽培产业碳中和能力,北京市农业技术推广站建成了一套二氧化碳气肥调控系统。二氧化碳气肥智能调控系统包括远程控制平台、二氧化碳发生器(液化气瓶)、环境监测仪和控制器。系统采用4G无线网络传输,通过手机APP对环境数据和曲线、设备状态进行查看。系统能够对二氧化碳发生器释放的气体量进行监测,统计出每小时施放量、每天施放量以及总施放量,了解每个茬口单位面积作物对二氧化碳需求量。系统还配置压力传感器,对气瓶气体总量进行监测,提醒用户及时更换气瓶。通过建立二氧化碳气肥智能调控系统设置控制策略,在系统中可以选择多种施肥策略,分别为综合环境施肥法、定量施肥法、定时施肥法。今年上半年,在北京金六环园区进行了2个温室的对照试验,对第一穗果的可溶性固形物及单果重进行了测定,结果显示,增施二氧化碳的温室番茄比不增施二氧化碳温室番茄的可溶性固形物含量提高约23%,单果重提高约25%。该系统为大规模工业二氧化碳应用于设施农业提供了可能性。

栋温室二氧化碳循环利用系统

连栋温室冬季生产需要加温以维持作物所需温度,荷兰Venlo式连栋温室冬季一般采用天然气锅炉加热,加热过程中会产生二氧化碳。连栋温室配置的二氧化碳循环利用系统主要由二氧化碳传感器、控制器、废气冷凝净化器、输气管道组成。通过二氧化碳循环利用系统将产生的废气经过冷却、净化后,经专用管道输送进温室,专用管道为半透明塑料软管,一般放置在栽培架下方,软管上布满出气孔。控制器可以根据系统中设置的参数控制进入温室的二氧化碳浓度,实现了二氧化碳的循环利用。

系统控制与废气冷凝净化设备

天然气锅炉

连栋温室液体贮存气化系统

连栋温室液体贮存气化系统

北京连栋温室冬季生产中,为了节能,白天基本上不加温,此时锅炉不产生二氧化碳,那么温室中的二氧化碳是不足的。连栋温室液体贮存气化系统独立于锅炉加温系统,不受加温锅炉、季节、用量等影响。该设备系统主要由真空绝热二氧化碳贮槽贮存增压系统、液化气体电加热系统、压力、温度测量报警系统、调压混风系统、PLC控制系统、电气管理系统和二氧化碳浓度检测系统组成。系统通过温室内二氧化碳传感器监测到的浓度来判断是否增释,当需要给温室供应二氧化碳时,系统通过增压气化、复热、调压、计量、二次调压、混风等处理后送入温室再经混匀后输送给作物进行光合作用。当贮槽中气体不足的时候,通过二氧化碳槽车将二氧化碳液体从厂家运输到园区,用低温泵卸车装入二氧化碳贮槽。

作者:柯南雁 牛曼丽